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[数学建模]蒙特卡罗方法

时间:2017-08-31 14:41:38      阅读:118      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:好的   搜索   一个   http   曲线   无法   实现   最优   样本   

1.概念

蒙特卡罗方法(随机取样法)是一种计算方法。原理是通过大量随机样本,去了解一个系统,进而得到所要计算的值。

2.两个应用例子

例子1:求π的值。

正方形内部有一个相切的圆,它们的面积之比是π/4。现在,在这个正方形内部,随机产生1000000个点(即1000000个坐标对 (x, y)),计算它们与中心点的距离,从而判断是否落在圆的内部。如果这些点均匀分布,那么圆内的点应该占到所有点的 π/4,因此将这个比值乘以4,就是π的值。

技术分享 

MATLAB实现:

N=1000000;    %随机点的数目

x=rand(N,1);  %rand 生成均匀分布的伪随机数。分布在(0~1)之间

y=rand(N,1);  %矩阵的维数为N×1

count=0;

for i=1:N

   if (x(i)^2+y(i)^2<=1)

     count=count+1;

    end

end

PI=4*count/N

例子2:计算积分

计算函数 y = x^2 在 [0, 1] 区间的积分,就是求出红色曲线下面的面积。这个函数在 (1,1) 点的取值为1,所以整个红色区域在一个面积为1的正方形里面。在该正方形内部,产生大量随机点,可以计算出有多少点落在红色区域(判断条件 y < x^2)。这个比重就是所要求的积分值。

 技术分享

 

MATLAB实现:

clear

clc

N=10000;  

x=rand(N,1); 

y=rand(N,1);

count=0;

for i=1:N

   if (y(i)<=x(i)^2)

     count=count+1;

   end

end

result=count/N

3. 与拉斯维加斯方法的比较

(1)蒙特卡罗算法:假如筐里有100个苹果,让我每次闭眼拿1个,挑出最大的。于是我随机拿1个,再随机拿1个跟它比,留下大的,再随机拿1个……我每拿一次,留下的苹果都至少不比上次的小。拿的次数越多,挑出的苹果就越大,但我除非拿100次,否则无法肯定挑出了最大的。——尽量找好的,但不保证是最好的。

特点:采样越多,越近似最优解;

(2)拉斯维加斯方法:假如有一把锁,给我100把钥匙,只有1把是对的。于是我每次随机拿1把钥匙去试,打不开就再换1把。我试的次数越多,打开(最优解)的机会就越大,但在打开之前,那些错的钥匙都是没有用的。——尽量找最好的,但不保证能找到。

特点:采样越多,越有机会找到最优解。

4.更深度的应用

蒙特卡洛树搜索---深度学习,强化学习

 

 

 

 

 

[数学建模]蒙特卡罗方法

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原文地址:http://www.cnblogs.com/youngsea/p/7457683.html

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